光污染影響 1 - 從極好的黑暗天空（左）到市中心的天空（右）。圖片來源：NOIRLab/NSF/AURA，各地P. Marenfeld
光污染影響 2 - 從極好的黑暗天空（左）到市中心的天空（右）。圖片來源：NOIRLab/NSF/AURA，到的的快P. Marenfeld
卡爾加里（加拿大）部分地區的宇航員照片顯示了2010年至2021年照明變化的例子：安裝了新的照明，許多路燈已從橙色高壓鈉轉換為白色LED。見度（注意：照片不是比前使用相同的設置拍攝的，并且具有不同的世界少能速度空間分辨率。因此，各地2010年的夜空照片看起來更亮一些。圖片來源：圖片由美國宇航局約翰遜航天中心地球科學與遙感部門提供，到的的快GFZ波茨坦地理配準
（神秘的星星下降想象地球uux.cn）據美國物理學家組織網（亥姆霍茲德國研究中心協會）：世界各地的人們在夜空中看到的星星越來越少。恒星能見度的見度變化可以用天空亮度每年增加7-10%來解釋。變化速度比衛星對地球上人造光發射的比前測量最初所暗示的要快。
這是世界少能速度發表在《科學》雜志上的一項研究的結果，該研究由GFZ德國地球科學研究中心和波鴻魯爾大學的Christopher Kyba領導的研究小組與GFZ和美國國家科學基金會NOIRLab的同事進行。
作為“夜間地球”公民科學項目的一部分，他們分析了 2011 年至 2022 年世界各地公民科學家的 50，000 多次裸眼觀察。結果表明，公民科學數據是對以往測量方法的重要補充。
光污染背景
在地球陸地表面的大部分地區，日落后很長一段時間，天空繼續發出人造的曙暮光。這種“天輝”是一種對環境有嚴重影響的光污染形式，因此應該成為研究的重點，正如該研究的合著者、NSF NOIRLab自成立以來全球夜間項目負責人康斯坦斯·沃克（Constance Walker）所強調的那樣。
畢竟，生物的許多行為和生理過程是由日常和季節性周期決定的，因此受到光的影響。“Skyglow影響著晝夜活動和夜行動物，也破壞了我們文化遺產的重要組成部分，”沃克說。夜空的外觀正在發生變化，對觀星和天文學產生了負面影響。
需要合適的測量方法
天輝隨時間的變化以前從未在全球范圍內測量過。雖然原則上可以通過衛星測量，但監測整個地球的唯一電流傳感器沒有足夠的精度或靈敏度。
因此，一個有前途的方法是利用人們使用人眼作為傳感器的觀察能力，并在公民科學實驗的框架內依靠人群的力量。由美國國家科學基金會NOIRLab發起的“夜間地球”項目自2006年以來一直在運行。世界各地的人們都可以參與這個項目。
公民科學
參與者查看他們的夜空，然后使用在線表格報告一組八張星圖中哪一張最符合他們所看到的。每個圖表都顯示了不同程度的光污染下的天空。
“個人的貢獻就像一個全球傳感器網絡一樣協同工作，使新科學成為可能，”波茨坦GFZ德國地球科學研究中心和波鴻魯爾大學的Christopher Kyba說。他與他的GFZ同事Yigit Öner Altıntas和NOIRLab的Constance E. Walker和Mark Newhouse一起，分析了2011年至2022年期間全球51，351名參與者在無云和無月之夜的數據。它們來自全球19，262個地點，包括歐洲的3，699個地點和北美的9，488個地點。
為了根據這些數據計算天空亮度的變化率，并考慮到觀測者多年來也處于不同的位置，他們利用了基于2014年衛星數據的全球天空亮度模型。
令人驚訝的發現
“在城市環境中，人們看不到恒星的速度是戲劇性的，”該研究的第一作者Christopher Kyba總結道。研究人員發現，可見恒星數量的變化可以用夜空亮度的增加來解釋。在歐洲，他們發現亮度每年增加6.5%與數據相符;在北美，這一比例為10.4%。
為了將這些數字放在一個更容易理解的背景下，Kyba解釋了在一個每年增加9.6%的地方看到星星的后果，這是全球所有地方的平均水平。“如果以這種速度繼續發展，一個出生在一個可以看到250顆星星的地方的孩子在他18歲生日時只能在那里看到100顆星星。
基于衛星數據中看到的向上排放增長較慢，研究人員對天輝的這種發展速度感到驚訝。事實上，對于觀測者的位置，衛星測量的人工亮度略有下降（歐洲每年下降0.3%，北美每年下降0.8%）。
地球和太空測量結果差異的原因
克里斯托弗·基巴（Christopher Kyba）認為，人類觀測和衛星測量之間的差異可能是由于照明實踐的變化。“衛星對向上指向天空的光最敏感。但它是水平發射的光，占天空輝光的大部分，“Kyba解釋說。“因此，如果廣告和立面照明變得更加頻繁，更大或更亮，它們可能會對天空輝光產生重大影響，而不會對衛星圖像產生太大影響。
作者引用的另一個因素是從橙色鈉蒸氣燈到白色LED的廣泛轉變，白色LED發出更多的藍光。“我們的眼睛在夜間對藍光更敏感，藍光更容易散射在大氣中，因此對天空輝光的貢獻更大，”Kyba說。“但唯一可以在夜間對整個地球進行成像的衛星在藍光的波長范圍內并不敏感。
研究的局限性和進一步的潛力
然而，公民科學方法也有其局限性。例如，來自世界不同地區的參與者人數決定了空間和時間趨勢的重要性。到目前為止，來自北美和歐洲的人參與實驗的人數最多，亞洲貢獻的一半來自一個國家：日本。
“大多數數據來自目前最普遍的地球地區。這很有用，但這意味著我們不能對觀測很少的地區進行太多的天輝變化，“Kyba強調說。特別是在發展中國家，人們懷疑人工天輝的快速變化，但到目前為止觀測到的很少。
兩個結論：照明政策和公民科學
研究人員從他們的發現中得出了兩個主要結論：一方面，他們表明，盡管人們對光污染的認識不斷提高，但目前的照明政策，例如LED的使用，尚未帶來任何改善，至少在大陸層面上是這樣。
“另一方面，我們能夠證明公民科學數據是對以前測量方法的重要補充，”Kyba說。
康斯坦斯·沃克補充說：“如果我們有更廣泛的參與，我們可以確定其他大陸的趨勢，甚至可能是個別州和城市的趨勢。該項目正在進行中，所以今晚請隨時查看，并告訴我們您看到了什么。